Typer av induktionsmotorer med en fas | Kopplingsschema för induktionsmotorer med en fas

Enfasinduktionsmotorer används traditionellt i bostadstillämpningar som takfläktar, luftkonditioneringar, tvättmaskiner och kylskåp. Dessa motorer består av splitfas-, skuggpol- och kondensatormotorer.

En växelströmsmotor (AC = växelström) är en elektromekanisk anordning som omvandlar elektrisk energi till mekanisk rörelse med hjälp av elektromagnetism och ändring av frekvens och spänningar som produceras av elbolaget eller motorstyrningen.

Växelströmsmotorer står i centrum för elförbrukningen i världen eftersom de gör så mycket och med mycket liten mänsklig inblandning. Växelströmsmotorn är den överlägset enklaste och billigaste motorn som används inom industrin.

Fig.1: Motorstator och rotor

Det är mycket få delar som ingår i en växelströmsmotor, så länge de håller sig inom sina driftsegenskaper kan de köras i upp till 100 år med mycket lite underhåll här och där. Växelströmsmotorns huvuddelar är rotorn och statorn, vilket framgår av figur 1.

En rotor är en roterande del av växelströmsmotorn som stöds av en uppsättning lager för att möjliggöra en friktionsfri rotation som är inrymd i ändklockorna. Lagren pressas in i ändklockorna som är fyllda med ett smörjmedel för att möjliggöra en flytande rörelse.

Statorn är den fasta eller stationära delen av motorn där ändklockorna är fastsatta och lindningarna är lindade runt de laminerade järnplåtarna som skapar ett elektromagnetiskt roterande fält när spolen är strömförande.

Motorer är mycket mångsidiga elektromekaniska komponenter eftersom de kan dimensioneras, konfigureras och konstrueras för att passa alla situationer eller utföra alla uppgifter. En stor andel av de motorer som används inom industrin är enfas- och trefasmotorer, vilket framgår av figur 2.

Fig.2: Trefasinduktionsmotor (Bild med tillstånd från Wikipedia)

Enfasinduktionsmotorer

En enfasig induktionsmotor är en elmotor som drivs med en enda vågform av växelström. Enfasiga induktionsmotorer används i bostäder för växelströmsmotorer i en eller flera bostäder. Det finns tre typer av enfasiga induktionsmotorer som är shaded pole-motorer, split phased-motorer och kondensatormotorer.

Shaded pole-motor

Shaded pole-motorer, som visas i figur 3, är enfasiga induktionsmotorer som finns för att driva små kylfläktar i kylskåp i datorer. De tillhör familjen av induktionsmotorer med ekorrhjulbur som används i begränsade tillämpningar som kräver mindre än 3/4 hästkraft, vanligtvis mellan 1/20 och 1/6 hästkraft.

Den tyngsta belastningen en skuggpolmotor kan vrida komponent som är mycket lätt i vikt och kan snurra i låg densitet, Vanligtvis när skuggpolmotorer blir dåliga slängs de i papperskorgen och en ny köps in.

Fig.3: Shaded Pole Motor

Fig.4.: Ledningsschema för Shaded Pole Motor

Statorpolerna är utrustade med en extra lindning i varje hörn som kallas för en shadewindning, vilket visas i fig.4. Dessa lindningar har ingen elektrisk anslutning för start men använder inducerad ström för att skapa ett roterande magnetfält.

Polstrukturen i den skuggade polmotorn möjliggör utvecklingen av ett roterande magnetfält genom att fördröja uppbyggnaden av det magnetiska flödet. En kopparledare isolerar den skuggade delen av polen och bildar ett helt varv runt den. I den skuggade delen ökar det magnetiska flödet men fördröjs av den ström som induceras i kopparskölden. Magnetic flux in the unshaded portion increases with the winding current forming a rotating field.

Split Phase Motor

A split phase induction motor is a single phase induction motor that has two windings called the run winding and a secondary start winding and a centrifugal switch as shown in figure 6. Split phase motors usually operates at 1/20 HP TO 1/3 HP.

These squirrel cage motors are a step above the shaded pole motors, because they can to a little more work with a heavier load attached to the shaft of the rotor.

Fig.5: Split Phase Motor

Fig.6: Kopplingsschema för delad fasmotor

Den delade fasmotorn kan hittas i tillämpningar som kräver 1/20 hk upp till 1/3 hk, vilket innebär att den kan vrida allt från blad på en takfläkt, tvättmaskiners badkar, blåsmotorer för oljeugnar och små pumpar.

Centrifugalbrytaren är en normalt stängd styrenhet som är kopplad till startlindningen. Syftet med denna konfiguration är att motorns startlindning tas ur kretsen när motorn når 75-80 % av sitt nominella varvtal. Även om den anses vara en pålitlig motor är denna centrifugalbrytare en rörlig del som ibland misslyckas med att återkoppla när motorn slutar snurra.

Hur splitfasmotorer fungerar

• För att starta en splitfasmotor måste start- och körlindningarna kopplas parallellt
• Vid 75 % av fullt varvtal öppnar centrifugalbrytaren och kopplar bort startlindningen.
• Då startlindningen är bortkopplad från kretsen drivs motorn genom körlindningen.
• För att ta bort strömmen från en delad fasmotor vid 40 % full belastningshastighet stängs centrifugalbrytaren. Strömmen stängs av motorn.

Kondensatormotorer

Enfasiga kondensatormotorer är nästa steg i familjen av enfasiga induktionsmotorer. Kondensatormotorer innehåller samma start- och körlindning som en delad fasmotor med undantag för kondensatorn som ger motorn ett större vridmoment vid start eller när den är igång. Syftet med kondensatorn är att återföra spänning till systemet när det inte produceras någon spänning och DAC sinusvåg i ett enfasssystem.

I växelströmssystemets enfasssystem finns det bara en spänningsvågsform och under en cykel av de sjuka 60 cps som krävs för att producera spänning produceras ingen spänning vid två punkter. Det är kondensatorns uppgift att fylla detta tomrum så att motorn alltid ser en spänning vilket innebär att ett stort vridmoment produceras när motorn är igång.

De tre typerna av kondensatormotorer är kondensatorstart, kondensatorkörning och kondensatorstart- och körmotorer.

Induktionsmotor med kondensatorstart

Kondensatorstartmotor med induktionskörning, som framgår av figur 7, är en enfasig induktionsmotor där kondensatorn är kopplad i serie med startlindningen och motorns centrifugalbrytare. Denna konfiguration ger motorn tidigare startkraft, men applikationen kräver inte mycket kraft under körtiden. Under körtiden spelar belastningens tröghet en stor roll för motorns funktion när det uppstår problem med motorn beror det oftast på en dålig kondensator. Motorn kommer i allmänhet inte att rotera om inte en yttre kraft snurrar axeln; när den väl har startats kommer den att fortsätta att fungera fint tills strömmen tas bort från motorn.

Kondensatorstartmotorer finns i allmänhet i växelströmsaggregat, stora blåsmotorer och kondensatorfläktar. Kondensatorn i dessa motorer är ibland inbyggd i motorn eller placerad på avstånd från motorn, vilket främst gör det lättare att byta ut den.

Fig.7: Capacitor Start Motor

Capacitor Motor Operation

• Has a start winding, run winding, and centrifugal switch that opens at 60 to 80% full load speed, as seen in figure 8.
• The start winding and the capacitor are no longer in use once the centrifugal switch opens, as seen in figure 9.
• The capacitor is only used for high torque starting.

Fig.8: Start Capacitor

Fig.9: Centrifugal Switch

Capacitor Run Induction Motor

Capacitor run induction motors, as seen in figures 10 and 11, are much like the capacitor start induction run with the exception of the start winding and run winding stay in the circuit at all times. This type of motor requires low starting torque but needs to keep a constant torque while running. This type of motor can sometimes be found in the air-conditioning compressor. The start winding is permanently connected to the capacitor in series.

Fig.10: Capacitor Run Motor

Fig.11: Capacitor Run Motor

Capacitor Run Operation

• Uses a lower rated capacitor because the capacitor is in the circuit at full load speed at all times.
• Used for higher running torque.

Capacitor Start-Capacitor Run Induction Motor

Capacitor start capacitor run induction motors are single phase induction motors that have a capacitor in the start winding and in the run winding as shown in figure 12 and 13 (wiring diagram). This type of motor is designed to provide strong starting torque and strong running for applications such as large water pumps.

Fig.12: Capacitor Start and Capacitor Run Motor

Fig.13: Capacitor Start-Capacitor Run Motor Wiring Diagram

Capacitor Start-Capacitor Run Motor Operation

• Consist of two capacitors
• One capacitor is connected in series with the start winding; the other capacitor is connected in series with the run winding.
• Both capacitors have different values.
• Capacitor start and run motor has the same starting torque and higher running torque because there is more capacitance.
• Larger value capacitor to start, and lesser value capacitor to run.